铝合金板材抛光废水污染治理工艺方案_路中建.pdf

环保与节能56|2023年04月0 引言某科技有限公司主要从事铝板带箔、超硬材料生产和销售。高精铝材主要应用于医药设备、汽车、轨道交通、5G 通讯、航空航天、军工等行业领域。铝合金板在抛光打磨过程中会产生大量的铝粉粉尘，其危害性包括：(1)铝粉的火警伤害性高，铝粉与空气可形成爆炸性混合物，达到一定程度，遇到火星容易产生爆炸火灾险情。(2)工人长期吸入铝粉会导致铝尘肺，表现呼吸困难。该公司抛光车间粉尘防治采用了先进的生产工艺，从源头上消除粉尘的危害，采取湿式作业方式，即选用湿式抛光设备，一方面防止因为粉尘产生爆炸可能性，另一方面改善工人工作环境。因为相关资料表明纯净的铝粉、铝沫、铝片和铝块浸渍入冷水后，极其缓慢地发生化学反应生成氢氧化铝和微量氢气(热水虽然能较明显加速生成速率，但相对也是非常慢的)，通常不认为有安全隐患和燃烧风险。湿式抛光设备原理：抛光工艺介质为砂带，采用水喷淋对抛光机的砂带进行直接降温，同时用水将铝板上的铝金属碎屑及粉末冲洗下来，并在抛光机的出口设有海绵挤干器和风刀对铝板上残存的水滴进行清理，保证铝板的干燥性及后续封膜。抛光废水由抛光机底部排出进入收集池，内设废水泵将废水回用于抛光设备喷淋循环使用，废水中铝粉、铝屑含量随着时间推移越来越多，需 57 d 或者更少时间更换新鲜水源，以保证铝板的光洁度、品质。随之而来的是车间用水量过大，不符合当下节约水源及可持续发展的要求。为此我公司受业主委托，对该车间抛光废水设计处理方案，达标水回用于抛光生产线上，达到零排放的目的，实时补充生产过程中蒸发损耗的新鲜水。目前该废水处理站已投入使用，效果达到业主要求，达标水回用于系统，不影响铝板出厂品质，并为业主单位每年节约大量的用水费用开支。1 设计进出水水质该车间满负荷运行为抛光生产线 7 条，废水排放量按照 200 m3/h 设计，根据其他厂区经验设定废水进水水质如表 1 所示。废水出水标准由业主提供，主要降低废水中含铝铝合金板材抛光废水污染治理工艺方案路中建*(河南清波环境工程有限公司，河南 郑州 450000)摘要：铝中厚板材出厂需要根据客户需求不同，对锯切后的片材进行抛光工艺处理，以达到客户要求的平整度，并去除铝合金板材的毛刺和划痕。湿式抛光过程会产生抛光废水，主要污染物为抛光下来的铝粉及少量灰尘，废水中铝粉随着时间推移越来越多，需 57 d 或者更少时间更换水源，以此保证板材的表面光洁度，随之而来的是车间用水量过大，不符合当下节约水源及可持续发展的要求。为此笔者对该公司车间抛光废水设计处理方案，并回用于抛光生产线上，达到零排放的目的。关键词：铝合金板材；污水处理；抛光废水；零排放中图分类号：X78 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)12-0056-03DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.12.016Aluminum Alloy Plate Polishing Wastewater Pollution Control Process PlanLU Zhong-jian*(Henan Qingbo Environmental Engineering Co.,Ltd.,Zhengzhou 450000,China)Abstract:Aluminum plate factory according to customer needs,the sheet after sawing polishing process to meet customer requirements of flatness,and remove burrs and scratches of aluminum alloy plate.Wet polishing process will produce polishing wastewater,the main pollutants are polished aluminum powder and a small amount of dust,aluminum powder in wastewater over time more and more,need 5-7 d or less time to change the water source,in order to ensure the surface finish of the plate,followed by the workshop water consumption is too large,does not meet the current water conservation and sustainable development requirements.For this reason,our company designed a treatment plan for the polishing wastewater of the workshop and reused it on the polishing production line to achieve the purpose of zero discharge.Keywords:aluminum alloy sheet;wastewater treatment;polishing wastewater;zero release2023年04月|57粉悬浮物含量：(1)避免湿式抛光机中喷头堵塞；(2)回用水不影响铝板出厂品质。2 抛光废水工艺流程抛光废水工艺流程如图 1 所示。工艺流程说明：抛光设备生产废水提升至平流沉淀槽；平流沉淀槽形式采用斜管沉淀槽，内部填装斜管填料，在沉淀区利用带有角度蜂窝填料分割成一系图1 抛光废水处理工艺流程图列浅层沉淀层，被处理的废水和沉降的含铝粉污泥在沉淀浅层中相互运动并分离。优点是：(1)利用了层流原理，提高了沉淀槽的处理能力；(2)缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间；(3)增加了沉淀槽的沉淀面积，从而提高了处理效率。铝粉污泥在污泥斗内沉积，经过抛光的铝粉污泥与水能反应生成沉淀物且容易板结，底部排泥不便，且在沉淀池中能将斜管填料的孔洞堵死；亦产生氢气，在沉淀池水面中产生气泡，如表面负荷设计不合理，不能够有效的沉淀铝粉，反应式如下：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2(1)在集泥斗底部设置螺旋输送设备，能有效将铝粉沉淀物排出。沉淀池上清液自流进入转鼓式微滤机；继续去除大于 100 m 以上的铝粉颗粒。滤液进入回用水槽，经自清洗过滤器后回用到抛光生产线；转鼓微滤机截留的铝粉直接打包回收；平流沉淀槽底部的污泥由螺旋输送机排入污泥地沟自流进入污泥储存池，池内设置机械桨叶搅拌机，防止铝粉污泥在池底沉积，铝粉污泥通过 100 m2压滤机强制过滤，形成泥饼并回收处理，压滤机的滤液经收集池继续回前端处理。回用水槽设泵将废水打入 50 m2压滤机强制过滤，继续过滤废水中残留铝粉，使回用水更加清洁，压滤机的滤液自流入回用水槽中，循环处理。工艺设计特点：(1)工艺成熟、稳定可靠，运行周期灵活可变，处理效率高，出水水质好；(2)系统实行 PLC 控制，操作方便，节省人员费用；(3)采用斜管沉淀槽与转鼓微滤机最大限度地回收铝粉，实现资源化利用；(4)泥斗排泥采用螺旋输送形式，有效解决铝粉的沉积板结难题。3 主要工艺单元设计参数工艺单元设计参数如表 2 所示。表2 工艺单元设计参数序号设备名称设计参数1平流沉淀槽q=1.57 m3/(m2h)，堰口负荷：1.7 L/(sm)2转鼓式微滤机缝宽0.1 mm，Q=100 m3/h，不锈钢棒条筛网3自动振打压滤机绝干铝粉污泥量按照1 t 计4污泥储存池每天按照99%含水率污泥，排放3 次3.1 平流沉淀槽设备说明本设计方案中将平流沉淀槽分为 6 个单元格，每个单元格设置一台阀门用于控制进水流量，且单元格能够独立处理废水，互不干扰。6 个单元格采用我公司专利技术：带有污泥输送装置的斜管沉淀池。工作原理：底部设有污泥斗和污泥输送机，内部设有折流区、斜管填料、出水堰；污水自上部进入斜管沉淀池，在折流区的折弯板的折流作用下，从下部进入斜管填料与污泥斗之间；污水中的污泥下沉入污泥斗中，污水中的其他部分向上流动穿过斜管填料，再被出水堰收集从出水管排出；沉淀后的污泥被污泥输送机从排污口排出；锥斗状的污泥斗利于污泥的收集；沉淀一定量的污泥即被污泥输送机排出，不易形成堵塞；整个斜管沉淀池构造简单、安装方便、成本低廉、使用方便、效果良好，利于推广。表1 进出水设计水质污染物名称COD/(mg/L)SS/(mg/L)pH 值污染物进水浓度9050069污染物出水浓度501069环保与节能58|2023年04月3.2 转鼓微滤机设备说明微滤机是采用 304 不锈钢棒条式滤网固定在转鼓型过滤设备上，需要过滤的水质经过管道连接至微滤机滚筒内，通过压力喷射布液斗，使液体均匀地喷布到滤网上，借助筛网不断回转，在较低的水阻力下，具有较高流动性，截留住液体中的悬浮固体，在滤网的不断回转下截留的固型杂质慢慢积累，并且在滤网内跟着圆形内壁不断滑下和翻转，集中絮团。在导流片的作用下被慢慢导出。絮团后的原料在跟随滚筒滤网运动时对网子还有清洁作用，加上网子外部的冲洗装置对网子的洗涤，更好的保证了滤网的疏通性能，滤液自流到回用水槽中。3.3 自动拉板振打压滤机说明工作前将滤布套在滤板上，然后操作压滤机，驱动压紧杆，将压紧板紧紧地压紧滤板。启动进料泵将物料通过进料口输入压滤机，物料通过滤板上的通道进入滤室，在进料泵压力的作用下，清液透过滤布进入滤板上密布的圆点式滤面。再通过滤板上的通道进入出液口汇集后由出液口流出。而滤饼被截留在滤室中，直至滤饼充满滤室，然后停止进料泵，松开压紧板，再将滤板一块一块地拉往压紧板方向卸掉框中的滤饼，再重新进入下一个工作循环。自动拉板振打压滤机，程序控制自动拉板振打，使泥饼脱落进入污泥斗中，减少劳动力需求。4 主要土建设备材料投入(1)土建构筑物材料投入如表 3 所示。表3 土建构筑物投入序号构筑物名称参数规格数量1车间滤液收集池/座3.0 m2.0 m2.5 m12污泥储存池/座6.0 m3.0 m2.5 m23车间污水沟/条B=0.25 m1(32 m 长)(2)主要设备材料投入如表 4 所示。5 污水站成本分析污水站成本分析如表 5 所示。6 结语目前，国内铝型材物理抛光工艺阶段废水尚无有效的处理工艺，主要难点在于铝粉与水反应容易在污泥池底部沉积板结，产生堵管问题，传统工艺重力排泥或者污泥泵排泥皆不能有效解决，我公司尝试底部通入空气曝气实现混合，该现象亦不能解决板结问题。在经过数个同类型含铝粉抛光废水工程之后，实际得出在沉淀池底部安装螺旋输送机，依靠输送机的推力，可以有效解决堵管、板结、排泥不畅问题。整体废水处理工艺采用平流斜管沉淀槽+螺旋输送+转鼓微滤机+板框压滤机可以有效处理抛光废水，并能回用于生产，实现废水零排放。亦可以回收废水中铝粉颗粒物，实现资源化利用。参考文献：1 葛清波,路中建,侯兵,等.带有污泥输送装置的斜管沉淀池:CN214551397UP.2021-11-02.2 刘蓓.铝粉尘的危害及防治措施J.东方企业文化,2014(17):253.作者简介：路中建(1986-)，男，汉族，河南原阳人，助理工程师，主要从事废水污染治理工作(通讯作者)。表4 主要设备材料投入序号设备名称参数规格数量1转鼓式微滤机/台缝宽0.1 mm，过滤量100 m3/h22平流沉淀槽/台30.0 m4.25 m7.0 m，碳钢结构防腐13斜板填料/套PP，80 孔径，含填料支架14螺旋输送机/台漏斗长度L=2.0 m，含电机，4 kW65电动蝶阀/台DN20066桨叶搅拌机/台3.0 kW，桨叶不锈钢，50 r/min27渣浆泵/台30 m3/h，60 m，22 kW28液位控制装置/台超声波液位计，04 m19自动振打压滤机/台100 m2，配套储泥斗110回用水槽/台8.5 m7.0 m3.5 m，碳钢结构防腐111循环水泵/台200 m3/h，45 m，55 kW，腐蚀干泵212液位控制装置/套一体超声波液位计,04 m113电磁流量计/台DN125，四氟衬里，一体式114微滤机冲洗泵/台10 m3/h，35 m，4.0 kW，耐腐蚀干泵215混合搅拌装置/套UPVC 穿孔曝气管116螺杆泵/台G50-1，5.5 kW，带浮球液位开关117 自动振打压滤机/台50 m2，4.05 kW，配套储泥斗118滤液提升泵/台15 m3/h，15 m，1.5 kW，潜污泵219液位控制装置/套06 m，液位控制开关120操作平台/套15.0 m6.5 m4.0 m121电气系统/套PLC 控制系统122管道阀门/套成套设备1表5 污水站成本分析序号分项名称费用明细/元费用/(元/t)1电费(kWh/d)1 404.000.182人工费用(元/d)400.000.083合计1 804.000.26